二级同轴式减速器机械设计基础课程设计说明书.doc

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1、优质文本湖南电子科技职业技术学院课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 系 部： 机电工程 专 业： 机电一体化 题 目： 机械设计根底课程设计 指导教师: 职 称: 教 师 2011年12月目 录一、 设计任务书 3二、 传动方案分析 5三、 电机的选择 5四、 传动比分配 6五、 运动及动力参数计算 7六、 齿轮转动的设计 9七、 轴的结构设计及计算 12八、 滚动轴承的选择及寿命 21九、 键的选择及强度计算 23十、 联轴器的选择 24十一、 箱体的结构设计 25十二、 密封件，润滑剂及润滑方式的选择 26十三、 设计小结 26十四、 参考文献 27一、设计任务书1设计目的：1

2、)、综合运用本课程的理论和生产实际知识进行设计训练，使所学的知识得到进一步的稳固和开展；2)、学习机械设计的一般方法和步骤，初步培养学生分析和解决工程实际问题的能力，树立正确的设计思想，为今后毕业设计设计和工作打下良好的根底；3)、进行方案设计、结构设计、机械制图和运用设计手册、标准及标准等技能的训练，使学生具有初步机械设计的能力。2设计内容和要求技术要求：工作条件：连续单向运转，工作平稳，室内工作；输送带速度允许误差5%；每天两班制工作，每年工作300天，使用期限15年,5年大修。加工条件：减速器成批生产，可加工78级齿轮 原始数据：输送带主动轴转矩650，滚筒直径300 ，输送带工作速度0

3、.68。 1、电动机 26、联轴器 3、减速器 4、高速级齿轮 5、低速级齿轮 7输送机滚筒3设计工作任务及工作量的要求电动机的选择与运动参数计算；直齿齿轮传动设计计算轴的设计滚动轴承的选择键和连轴器的选择与校核；装配图、零件图的绘制 设计计算说明书的编写 4设计成果形式及要求：1、完整合理的设计计算说明书 1本(2535页，不少于3000字) 2、齿轮减速箱总装配图 1张A1图纸手绘3、轴类零件 1张A3图纸要求CAD出图4、齿轮零件 1张A3图纸要求CAD出图5、专业资料和参考文献阅读 不少于5篇专业文献二、传动方案分析由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构

4、进行分析论证。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。考虑到使用寿命以及承载能力，减速器中齿轮采用圆柱斜齿轮；轴承选用滚动轴承；由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。三、电动机的选择1） 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y IP44系列的电动机。2） 电动机容量的选择1） 工作机所需功率 由任务书可知：输送带主动轴转矩，滚筒直径350，输送带速 度0.68，可得滚筒转速 由式子：2） 电动机的输出功率 查课程设计指导书表12-7效率的选择： 弹

5、性套柱销联轴器： 1 = 0.99 8级精度圆柱齿轮传动：2 = 0.97 滚动轴承： 3 = 0.98 传动滚筒效率： 4 = 0.96 3)传动装置总效率为 电动机的工作功率 3） 电动机转速的选择 按表2-1知，二级圆柱齿轮减速器传动比，那么总传动比合理范围为 符合这一范围的同步转速有，三种，可查得 三种方案，见表2-2.方案电动机型号额定功率/kw电动机转速/同步转速满载转速1Y112M-44150014402Y132M1-641009603Y160M1-84750720由前面计算可知工作机转速=43.31r/min，根据课程指导书表12-6常用机械传动的单级传动比推荐值，可选电动机主

6、要有下表所列几种范围。电动机同步转速75010001500系统总传动比17.31723.08934.632综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及总传动比，960转的低速电动机传动比虽小，但电动机极数大价格高，故不可取。1440转的电动机重量轻，价格廉价，但总传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造本钱高，结构不紧凑，也不可取。剩下两种相比，如为使传动装置结构紧凑，选用720转的电动机较好；如考虑电动机重量和价格，那么应选用1440转的电动机。综合考虑各方面因素，现选用同步转速为720转的电动机。选用第三方案。因此电动机型号为Y160M1-8，其主要性能如表2-3型号同步转速额定功率满载转速堵

7、转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y160M1-8720r/min4kW720r/min2.02.0Y160M1-8电动机主要外形和安装尺寸见表2-4。中心高H外形尺寸安装尺寸AB轴伸尺寸DE平键尺寸FG160四、传动比分配1、传动装置的总传动比及其分配总传动比 =2、合理分配各级传动比：由于减速箱是同轴式布置，所以。因为17；所以=4；五、运动及动力参数计算计算与说明结果1、各轴的转速计算I轴 轴 轴 滚筒轴速度偏差为0.05%5%，所以可行。2、各轴输入功率的计算 按电动机的额定功率=4kw计算各轴输入功率:I轴的输入功率: 轴的输入功率：轴的输入功率：3、各轴的输入转矩计算I轴的转矩Nm

8、轴的转矩Nm轴的转矩Nm 滚筒轴转矩N.m Nm Nm NmN.m各轴转速、输入功率、输入转矩项 目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III滚筒轴转速r/min7207201804545功率kW43.963.763.573.46转矩Nm53.0652.53199.49757.63734.29传动比11441效率0.990.950.950.97六、齿轮转动的设计计算与说明结果1、齿轮设计：因为齿轮有中等冲击，精度为7级，为防止小齿轮过早失效，采用软，硬齿面组合较为合理。其失效形式以齿面疲劳点蚀为主。1） 确定配对齿轮的材料：大，小齿轮均选45号钢，参照表9-4，大齿轮调质齿面硬度为229286HB

9、S。小齿轮外表淬火齿面硬度为4050HRC。2） 单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动:输入转速n1=720r/min，i=4，可知输出转速n2=180r/min，为中速减速器中的齿轮，参照表9-5，初选定齿轮为7级精度。3） 查图9.34，可得：Hlim1=1130MPa，Hlim2=570MPa4） 查图9.35，可得：Flim1=210MPa，Flim2=180MPa5） 根据给定条件确定两轮循环应力作用次数： 查图9.32得：=1.0 查图9.33得=1.0 查图9.32得： =1.14。查图9.33得： 设备的可靠性要求较高，根据表9-10确定： 6) 确定齿轮设计计算的局部参数。小齿

10、轮的名义转矩：大齿轮的名义转矩：齿轮传动有中等冲击，查表9-7，确定载荷系数K=1.5；初步选定小齿轮的齿数=24，；齿轮相对于轴承为对称布置，查表9-9，确定齿宽系数=1；配对齿轮均为锻钢查表9-8，齿轮的材料系数标准直齿圆柱齿轮啮合，查图9.31，齿轮传动的节点区域系数7 )齿面点蚀是齿轮传动的主要失效形式，故用齿面接触疲劳强度进行设计计算。 确定小轮直径： =67.33 确定齿轮的模数：，查表9-1圆整为标准值：m=38校验小轮的线速度：经查表9-5知，7级精度齿轮符合要求。9强度齿轮的各根本参数。齿轮分度圆直径：齿轮的中心距： 齿宽：，取10根据齿根弯曲疲劳强度进行校核。查图9.36，

11、得齿面的复合齿形系数为：, =40.22MPa 小齿轮合格； =38MPa 大齿轮合格。 其他有关尺寸参看齿轮零件图。齿轮的参数列表如下名称高速级中心距a(mm)180法向模数3螺旋角旋向小齿轮右大齿轮左齿数2496分度圆直径(mm72288齿顶圆直径mm78294齿根圆直径mm65.25281.25齿mm宽7278材料及热处理45调质外表淬火=24=67.33m=3v=72， a=180=78小齿轮合格大齿轮合格七、轴的结构设计及计算计算与说明结果I轴 输入轴的设计：1材料及热处理考虑到I轴为高速，以及齿轮材料后，选I轴材料为45号钢，调质220240HBS。查2表12-3得，查2表12-3

12、得。2轴的最小直径计算：查2表12-2取C=117根据公式有：mm考虑到与联轴器联接键槽,d值应增大5%，3初选联轴器轴伸出段装有联轴器，考虑到补偿轴的可能位移，选用弹性柱销联轴器。查2表4-1取K=1.5由，根据速度，考虑电机轴直径，查3表13-2电动机外伸直径为D=42mm，选用HL7型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为500 ,标准孔径，所以轴伸出段直径。半联轴器与轴配合的毂孔长度为112mm。4I轴结构初步设计因为I轴为装有联轴器的直齿轮轴，所以，结构采用外伸梁布局，外伸局部装联轴器，两轴承布置在齿轮轴段两端。轴系采用两端单向固定布置，左右轴承均采用加轴肩定位，为防止因温度升高而卡死，轴承

13、端盖与轴承外圈端面留出0.2mm0.4mm的热补偿间隙。轴的初步结构图如下。5确定各轴段直径及长度1段装HL1型联轴器，查3表14-47取；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径。半联轴器与轴配合的毂孔长度为112mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故L1的长度略短一些，现取。2初选滚动轴承。轴上装有斜齿轮，根据公式和可知，径向力大于轴向力，为了减少本钱选用深沟球轴承。参照工作要求并根据，由3表15-1所列深沟球轴承系列表初选6009其尺寸为，故。考虑到段还要装轴承端盖和毡圈油封，查3表16-11槽宽，并考虑到轴承端盖厚度，故L2应取长一点，现取，。3左右轴承都采用轴肩

14、定位，由3表15-1查的6009型轴承的定位轴肩高度，因此，取。由轴环宽度，取。4由于是轴齿轮，所以，。 综上所述，轴的总长为294mm，两轴承跨度为121mm。6轴上零件径向定位。1半联轴器与轴采用C型平键联接。查3表14-9得键尺寸，键槽采用键槽铣刀加工，加工长度为70mm。2半联轴器与轴的配合为H7/k6。3滚动轴承与轴的轴向定位采用过渡配合来保证，所以两轴颈处的尺寸公差取m6。 7确定轴上零件的圆角和倒角尺寸 查3表12-11取轴齿轮处倒角为245，轴端倒角为145。各段过渡圆角为R=1mm。8轴的强度计算略。 以上尺寸各尺寸和结构都为初定，实际尺寸以图上尺寸为准。 III轴 输出轴的

15、设计： 1材料及热处理同I轴。2轴的最小直径计算： 查2表12-2取C=117 根据公式有： 考虑到与联轴器联接键槽,d值应增大5%，3初选联轴器1轴伸出段装有联轴器，考虑到补偿轴的可能位移，选用弹性柱销联轴器。查2表4-1取K=1.5由，根据速度，查3表14-46选用TL10型弹性套柱销联轴器，标准孔径，既轴伸出段直径。4III轴结构初步设计因为III轴为装有联轴器的轴，所以，结构采用外伸梁布局，外伸局部装联轴器，两轴承布置在齿轮轴段两端。轴系采用两端单向固定布置，左轴承采用轴肩定位，右轴承采用套筒和轴承端盖定位。为防止因温度升高而卡死，轴承端盖与轴承外圈端面留出0.2mm0.4mm的热补偿

16、间隙。轴的初步结构图如下。5确定各轴段直径及长度 1段装HL10型联轴器，查3表14-46取；右端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径。半联轴器与轴配合的毂孔长度为142mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故L5的长度略短一些，现取。2初选滚动轴承。轴上装有斜齿轮，根据公式和可知，径向力大于轴向力，为了减少本钱选用深沟球轴承。参照工作要求并根据，由3表15-1所列深沟球轴承系列表初选6014，其尺寸为，故。考虑到段还要装轴承端盖、毡圈油封和套筒，查3表16-11槽宽，并考虑到套筒长度，套筒长度定15mm,，故L4应取长一点，现取，。3右轴承都采用轴肩定位，由3表15-1查

17、的6014型轴承的定位轴肩高度，因此，取。由轴环宽度，取。4处装有大齿轮，大齿轮为腹板式结构，齿轮与轴承采用套筒进行轴向定位，所以不考虑定位功能，考虑到圆角值，取。大齿轮的齿宽为72mm，所以L3应略小于大齿轮齿宽，故取。综上所述，轴的总长为325mm，两轴承跨度为120mm。6轴上零件径向定位。1半联轴器与轴采用C型平键联接，查3表14-35得键尺寸，键槽采用键槽铣刀加工，加工长度为125mm。齿轮与轴采用A型平键联接，查3表14-35得键尺寸，键槽采用键槽铣刀加工，加工长度为63mm。2半联轴器与轴的配合为H7/k6。3滚动轴承与轴的轴向定位采用过渡配合来保证，所以两轴颈处的尺寸公差取m6

18、。7确定轴上零件的圆角和倒角尺寸查3表12-11轴端倒角为245。各段过渡圆角为R=2mm。8轴的强度计算略。以上尺寸各尺寸和结构都为初定，实际尺寸以图上尺寸为准。II轴：输出轴的设计:1材料及热处理同I轴。2估算最小直径查2表14-7取C=115，根据公式有：考虑到与联轴器联接键槽,d值应增大5%，3II轴结构初步设计因为II轴为装有联轴器的轴，所以，结构采用简支梁布局，因为有两个斜齿轮，需要考虑轴向力的影响，采用角接触轴承，成对正安装，两轴承布置在轴两端。轴系采用两端单向固定布置，左轴承采用套筒和轴承端盖定位，右轴承采用轴肩和轴承端盖定位。为防止因温度升高而卡死，右轴承端盖与轴承外圈端面留

19、出0.2mm0.4mm的热补偿间隙。轴的初步结构图如下。4确定各轴段直径及长度1初选滚动轴承。轴上装有直齿轮，根据公式和可知，径向力大于轴向力，为了减少本钱选用圆锥滚子球轴承。参照工作要求并根据，由3表15-6所列圆锥滚子球轴承系列表初选30208型号，其尺寸为，故。考虑到段还要装轴承端盖和毡圈油封，查3表16-11槽宽，并考虑到轴承端盖厚度，取3处装有大齿轮，大齿轮为腹板式结构，齿轮与轴承采用套筒进行轴向定位，所以不考虑定位功能，考虑到圆角值，取。大齿轮的齿宽为72mm，所以L3应略小于大齿轮齿宽，故取。4段为大齿轮右轴向定位轴环，由计算后取，因此，轴环宽度，取。4段为过渡轴段，考虑到相连轴

20、段直径、轴齿轮齿根圆直径以及估算最小直径，取。轴段长度应考虑同轴式减速器结构要求，所以。5由于是轴齿轮，所以，。综上所述，轴的总长为298mm，两轴承跨度为144mm。6轴上零件径向定位。1大齿轮与轴采用A型平键联接。查3表14-35得键尺寸，键槽采用键槽铣刀加工，加工长度为63mm2滚动轴承与轴的轴向定位采用过渡配合来保证，所以两轴颈处的尺寸公差取m6。7确定轴上零件的圆角和倒角尺寸查3表12-11取轴齿轮处倒角为245，轴端倒角为145。各段过渡圆角为R=1mm。以上尺寸各尺寸和结构都为初定，实际尺寸以图上尺寸为准。8轴的强度计算1轴的受力分析由轴的初步结构图可知II轴为一简支梁结构，在大

21、齿轮处输入转矩，小齿轮处输出转矩，其受力分析图如下2由前面计算知:，3求支座反力铅直面支座反力：解联立方程得： , 水平面支座反力：解联立方程得： , 4计算弯矩和扭矩铅垂面弯矩：，水平面弯矩：，总弯矩：扭矩：当量弯矩：单向旋转，转矩为脉动循环，取5分别校核C点和D点截面考虑到C点轴段为装配大齿轮而开有键槽，轴径放大5%，。而初步轴结构设计中C点所在轴段直径为46mm，D点处为轴齿轮，其齿根圆直径为65.25mm，且轴的最小直径为40mm，也大于计算轴直径，所以整轴强度足够。因为实际轴径远大于计算轴径，且两轴承跨度也不大，所以刚度也足够。I轴III轴II轴强度足够刚度足够八、滚动轴承的选择及寿

22、命计算与说明结果I轴轴系采用两端单向固定，初选轴承为6309。1计算支承的受力铅直面左右支承反力相等，等于水平面左右支承反力相等，等于总支承力轴向力参考II受力分析，轴向力由右轴承承受，可见，右轴承受载较大。2求当量动载荷查3表15-1可知，6309的，。,参照2表14-9，用插入法求得。利用插入法查2表14-9，得X=0.5，Y=1.99。查2表14-10，取Kp=1.5：3校核轴承寿命Lh球轴承取3轴承选择适宜II轴轴系采用两端单向固定，初选轴承为圆锥滚子轴承302081计算支承的受力参照II轴受力计算结果。铅直面 , 水平面 , 总支承力轴向力，。因为两轴向力方向相反，且往B点支承的轴向

23、力远大于往A点的轴向力，所以，B点处的轴承受载较大。2求当量动载荷PB查3表15-5可知，30203的，。,参照2表15-6，用插入法求得。查2表14-9，得X=0.4，Y=1.6。查2表14-10，取Kp=1.5：3校核轴承寿命Lh球轴承取3轴承选择适宜III轴轴系采用两端单向固定，初选轴承为6014。1计算支承的受力铅直面左右支承反力相等，等于水平面左右支承反力相等，等于总支承力轴向力参考II受力分析，轴向力由右轴承承受，可见，左轴承受载较大。2求当量动载荷查3表15-1可知，60144的，。,参照4表14-9，用插入法求得。查2表15-1，得X=0.3，Y=1。查2表14-10，取Kp=

24、1.5：3校核轴承寿命Lh球轴承取3轴承选择适宜适宜适宜适宜九、键连接的选择及校核计算计算与说明结果1 高速轴键的校核(1) 普通平键C型：，：， (2) 校核键的强度： 由表4-7得：，即：该键的强度是合格的。2 中间轴键的校核（1） 普通平键A型：，：，（2） 校核键的强度： 由表4-7得：，即：该键的 强度是合格的。3 低速轴键的校核（1） 普通平键C型：，：，（2） 校核键的强度：由表4-7得：，即：该键的强度是合格的。(3) 普通平键A型：，：， (4) 校核键的强度： 由表4-7得：，即：该键的强度是合格的。由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为，所以上述键皆平安。合格合格

25、合格合格十、连轴器的选择由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。1、高速轴用联轴器的设计计算由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为，计算转矩为所以考虑选用弹性套柱销联轴器TL5GB/T4323-2002，但由于联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用TL6GB/T5014-2003其主要参数如下：材料HT200公称转矩轴孔直径， 轴孔长 2、第速轴用联轴器的设计计算由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为，计算转矩为所以选用弹性柱销联轴器TL10GB/T4323-2002其主要参数如下：材料HT200公称转矩轴孔直径 轴孔长 十一、箱体的结构

26、设计此减速为同轴式二级齿轮减速器，采用剖分式结构，箱座和箱盖材料为HT150，铸造。1、 减速器壁厚根据2表4-3铸铁减速器箱体结构尺寸估算壁厚名称符号数值箱座壁厚，取箱盖壁厚箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度箱座底凸缘厚度地脚螺栓直径，取18mm地脚螺栓数目因为a250，所以取轴承联接螺栓直径，取底盖联接螺栓直径，取底盖联接螺栓间距根据轴的长度，取轴承端盖螺钉直径，取定位销直径，查3表14-38圆柱销取螺纹至外箱壁距离查3表3-2取螺纹至凸缘边距离查3表3-2取其他尺寸见减速箱零件图。2、减速器附件的选择通气器：由于在室内使用，选通气器一次过滤，采用M181.5油标尺：查3表16-9选用游标尺M16起

27、吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳。放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M161.5十二、密封件，润滑剂及润滑方式的选择一、 齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为0.1m/s，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为50mm。二、 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。三、 润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。四、 密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用毡圈油封实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为：I轴选用，毡圈44。 III轴选用，毡圈70轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。设计小结 关于本次的机械

28、设计课程设计，我做如下小结： 通过本次设计，我认识到机械设计概念。让我初步了解了机械设计的的过程，在这次机械设计过程中，我们设计的任务是二级减速器，在本组组员的团结协作下，我们组顺利的完成了本次课程设计任务，虽然我们的设计不够完美，但还是成功的完成了，在设计过程中我认识到；我对机械设计的生疏，对知识的缺乏。在这次课程设计中，我充分的认识到团结的力量，仔细的重要性。本组成员采用分工合作的方式，各位同学互相帮助，团结，互助，本人本着乐于助人，不懂就问，仔细认真的态度，与各位组员积极沟通，共同完成每一部过程，在此特别感谢我们的指导老师，在他的指导下，他的帮助下，我们才能不懂有处问，不明有处解。才能顺

29、利的完本钱次课程设计任务。 在整个课程设计过程中， 我们每个人都充分的认识了自己，知道自己的缺乏，知道自己学的东西是那么的稀少，发现了实践的重要性。课程设计让我受益匪浅啊！ 通过课程设计能提高我们对所学知识的综合应用能力，能全面 检查并掌握所学内容。根据课堂讲授内容，学生在实践中做相应的自主练习，消化课堂所讲解的内容。回忆气此次课程设计，至今感慨颇多，从理论到实践，稳固了以前学的知识，同时学到了课堂上不能学到的内容，正所谓实践出真知。 突然发现，做设计的过程就是捡金子的过程，是把以前学过的知识一块一块 的捡起来，做为设计组的组长对本次课程设计我有了深刻的认识。过程中，在一个问题的交流看法中，可

30、以体会到机械设计的多样性 和灵活性，有很多的捷径都是同学们互相交流和辩白中得到的最正确答案，以至于 每个同学都会在设计中得到更多的理解和设计经验。 这 20天中，我们小组分工明确，齐心协力，互帮互助，积极讨论，共同见证了从调研到最后一份报告的完成。最后更离不开老师的指导， 并且感谢老师在这段时间对我们寄予的信心和期待！参考资料目录1 ?机械设计第七版?，高等教育出版社，濮良贵，纪名刚 主编，2001年7月第七版；2 ?机械设计根底?，机械工业出版社，黄森彬主编，2003年7月第一版3 ?机械设计根底课程设计?，北京理工大学出版社，孟玲琴，王志伟 主编2016年6月第二版4 ?减速器选用手册?，化学工业出版社，周明衡主编，2002年6月第一版；5 ?工程机械构造图册?，机械工业出版社，刘希平主编6 ?机械制图第四版?，高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2001年8月第四版；7 ?互换性与技术测量第四版?，中国计量出版社，廖念钊，古莹庵，莫雨松，李硕根，杨兴骏编，2001年1月第四版。8 ?机械设计根底?/刘红宇主编。北京：北京理工大学出版社，2010.72010.8重印9 ?机械设计根底课程设计?/孟玲琴，王志伟主编。2版。北京：北京理工大学出版社，2016.62011.7重印